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第一章总论1

一、大型锻件及其主要应用方向1

二、大型锻件的主要特点1

三、工业发达国家大型锻件的生产、技术水平2

四、我国大型锻件的生产、技术现状6

五、发展动向及有待解决的主要问题8

参考文献9

第二章冶金因素对大型锻件质量的影响11

第一节冶炼工艺对大型锻件质量的影响11

一、大型锻件用钢的冶炼方法12

二、钢中的非金属夹杂物34

三、钢中的气体41

第二节钢液真空处理对大型锻件质量的影响43

一、真空处理工艺方法及其效果43

二、真空吹氩浇注44

三、两次真空处理46

第三节铸锭工艺对大型锻件质量的影响48

一、铸锭工艺概述48

二、大型钢锭的性状50

三、钢锭的偏析51

四、大型钢锭中的非金属夹杂物64

五、大型钢锭中的气体和缩孔65

第四节锻造工艺对大型锻件质量的影响67

一、锻造工艺概述67

二、大型锻件的特殊锻造法73

三、锻比的有关问题77

四、锻造效果对内部疏松、空洞、锻合的影响79

五、锻造对锻件力学性能的影响84

六、锻造过程中出现的缺陷及其产生原因87

参考文献89

第三章大型锻件中的氢与氢损伤92

第一节大型锻件中氢的来源与大致含量92

一、大型锻件中氢的来源92

二、大型锻件中氢的大致含量93

第二节氢在钢中的溶解度、存在状态与基本性质94

一、氢在钢中的溶解度94

二、氢在钢中的存在状态95

三、氢在钢中的扩散与扩散系数96

第三节氢对钢的性能的影响98

一、氢对钢的拉深性能的影响98

二、氢对钢的冲击韧性的影响104

三、氢对钢的物理性能的影响104

第四节钢中白点106

一、白点的形貌特征与影响因素106

二、白点的形成机理109

三、钢的无白点极限氢含量110

四、白点的预防与锻合112

第五节钢的氢脆与滞后断裂114

一、氢脆及其基本分类114

二、钢的滞后断裂115

三、氢脆机理117

四、氢脆的度量与钢的无氢脆极限氢含量118

第六节其他形式的氢脆123

一、室温下高压氢造成的氢脆123

二、钢的高温氢腐蚀123

三、钢的应力腐蚀127

参考文献129

第四章大型锻件的锻后热处理131

第一节 锻后热处理的目的与作用131

第二节大型锻件扩氢计算的理论基础与计算方法131

一、大型锻件扩氢计算的理论基础131

二、计算实例与解剖验证135

三、计算用表137

第三节大型锻件用钢的组织遗传与晶粒细化139

一、大型锻件的晶粒细化问题139

二、高淬透性钢的组织遗传140

三、钢的组织遗传的影响因素143

四、高淬透性钢大型锻件晶粒细化工艺举例146

第四节大型锻件的锻后热处理工艺150

一、大型锻件锻后热处理工艺的制订原则与基本工艺参数150

二、大型锻件锻后热处理的基本工艺类型与典型工艺曲线153

三、大型锻件锻后热处理的一种高效扩氢新工艺160

四、26Cr2Ni4MoV钢大型转子锻件晶粒细化工艺的新进展163

参考文献164

第五章大型锻件的产品热处理（第二热处理）166

第一节大型锻件的加热166

一、大锻件产品热处理规范166

二、加热方式166

三、阶梯加热168

四、大型锻件的快速加热172

五、加热中的氧化及保护174

第二节大型锻件的冷却176

一、大型锻件冷却组织对性能的影响176

二、连续冷却转变曲线（CCT图）概述176

三、大型锻件的冷却183

四、冷却参数的确定193

五、大型锻件的淬火及正火203

第三节大型锻件的回火205

一、回火时的组织转变206

二、回火过程中内应力的消除208

三、回火工艺209

第四节大型锻件中的热处理应力与断裂218

一、热处理时的基本内应力218

二、热处理时工件的断裂224

第五节大型锻件热处理工艺主要参数的计算225

一、周围介质温度恒定时的加热与冷却计算226

二、大型锻件沿截面组织分布的计算237

参考文献239

第六章大型锻件的表面热处理与化学热处理240

第一节大型锻件的感应加热表面淬火240

一、感应加热表面淬火的特点240

二、感应加热表面淬火的工艺方法242

三、在大型锻件上应用感应加热表面淬火经常出现的疵病250

四、感应加热设备251

五、感应器252

六、导磁体253

七、工频淬火253

八、双频淬火255

第二节火焰加热表面淬火257

一、火焰淬火在大型锻件上的应用257

二、加热方法257

三、设备和喷嘴枪的设计制造257

四、工艺要点和经常发生的疵病259

五、实例260

第三节 表面淬火后的回火260

第四节大型锻件表面淬火后的质量检验262

一、硬度检查262

二、淬硬层分布状况和淬硬层深度262

三、外观检查264

四、金相检查264

第五节 大型锻件化学热处理的种类及其选择264

第六节大型工件的气体渗碳与涂覆渗碳265

一、渗碳基本原理265

二、气体渗碳设备268

三、气体渗碳的渗碳剂271

四、大型锻件渗碳质量的要求273

五、渗碳用钢279

六、滴注式井式炉渗碳工艺及深层渗碳280

七、渗碳过程的控制286

八、大型锻件渗碳后的球化、淬火和回火288

九、大型齿轮、齿轮轴渗碳淬火回火后的变形及其控制措施290

十、大型锻件渗碳质量检验标准及验收方法292

十一、大型工件的涂覆渗碳294

第七节大锻件的碳氮共渗295

一、碳氮共渗的特点295

二、碳氮共渗的原理、工艺和设备296

三、大型锻件碳氮共渗的质量、渗层缺陷及检测方法298

第八节大型锻件的渗氮300

一、大型锻件渗氮的特点300

二、渗氮设备和渗氮工艺300

三、渗氮用钢304

四、深层渗氮和沉淀硬化渗氮钢304

五、大型锻件渗氮实例304

参考文献306

第七章大型锻件热处理过程中温度场、应力场的模拟计算307

第一节概述307

一、意义307

二、模拟方法309

三、目前达到的水平及有待深入研究的问题309

第二节温度场计算310

一、控制方程310

二、温度场变分方程的推导311

三、单元的划分和温度场的离散化313

四、单元的变分计算314

五、总体合成317

六、时间的离散319

七、温度场计算中几个问题的处理319

八、温度场计算程序框图323

第三节组织场的计算324

一、利用T.T.T曲线计算组织场324

二、利用CCT曲线计算组织场327

第四节应力场的计算332

一、轴对称弹性问题的基本方程332

二、空间离散和单元位移场的离散333

三、弹性问题的泛函及变分333

四、热弹性问题336

五、热弹塑性问题337

六、应力场计算中几个问题的处理345

七、应力场计算框图349

第五节具体算例351

一、300MW低压转子的淬火351

二、大型支承辊差温热处理的淬火过程359

参考文献364

第八章重要电站锻件用钢及其热处理365

第一节概述365

一、电站锻件的分类365

二、工况及要求365

三、锻件在机组中的位置和作用366

第二节发电机转子和汽轮机低压转子的材料及热处理368

一、力学性能要求368

二、脆性转变温度与组织、断裂韧性的关系377

三、发电机转子和汽轮机低压转子用钢及其合金化原理381

四、发电机转子、汽轮机低压转子的预备热处理385

五、发电机转子、汽轮机低压转子的调质处理392

第三节汽轮机高、中压转子的材料热处理404

一、汽轮机高、中压转子和主轴的力学性能要求404

二、高温性能与组织的关系405

三、汽轮机高、中压转子用钢及其合金化原理408

四、汽轮机高中压转子的预备热处理418

五、汽轮机高中压转子的性能热处理421

六、消除应力处理427

第四节叶轮、护环及环件的热处理427

一、叶轮用钢及其热处理427

二、护环用钢及其热处理428

三、环件用钢及其热处理434

第五节水轮机大轴及镜板的热处理436

一、水轮机大轴、主轴用钢及热处理436

二、镜板用钢及其热处理437

第六节电站锻件热处理的发展趋势437

一、激冷、深冷热处理437

二、超临界转子材料及热处理438

三、单轴转子及其分区热处理440

四、超纯净转子及其热处理444

参考文献447

第九章锻造轧辊材料及其热处理448

第一节概述448

一、轧辊使用性能448

二、锻造轧辊材质的特点448

三、锻造轧辊热处理特点449

第二节初轧辊材料及热处理450

一、初轧辊性能要求450

二、初轧辊材料451

三、锻后热处理451

四、初轧辊的最终热处理452

五、初轧辊的选材问题453

第三节锻钢支承辊材料及其热处理454

一、使用条件及技术要求454

二、支承辊用钢456

三、锻后热处理458

四、预备热处理460

五、最终热处理460

第四节冷轧工作辊材料及其热处理464

一、使用性能要求465

二、冷轧工作辊材质465

三、冷轧工作辊的预备热处理469

四、最终热处理471

第五节锻造半钢和锻造白口铁系列轧辊材料及其热处理484

一、锻造半钢和锻造白口铁轧辊的材质484

二、锻后热处理486

三、最终热处理487

四、应用实例488

参考文献489

第十章大型筒体与封头锻件用钢及其热处理491

第一节概述491

一、压力容器壳体的基本结构形式491

二、压力容器的分类491

第二节大型压力容器壳体材料492

一、低合金高强度钢492

二、低温用钢495

三、高温抗氢用钢496

四、核反应堆压力容器大型锻件用钢502

五、超高压容器用钢506

第三节大型筒体和封头的热处理507

一、预备热处理507

二、性能热处理508

三、热处理设备511

参考文献512

第十一章大型锻件的质量检验与缺陷分析513

第一节 概述513

第二节大型锻件的低倍检验514

一、大型锻件低倍试片的制取与要求515

二、大型锻件的低倍检验516

三、断口检验530

第三节大型锻件的高倍金相检验537

一、金相试样的切取538

二、高倍金相试样的制备538

三、大型工件的无损高倍金相检验541

四、大型锻件高倍金相的主要检验项目及方法541

第四节大型锻件缺陷与失效分析要点及案例556

一、大型锻件缺陷及失效分析要点557

二、大型锻件缺陷与失效分析案例557

参考文献563

第十二章断裂韧性基本原理及其在大型锻件中的应用564

第一节断裂韧性基本原理564

一、常规设计方法的不足564

二、线弹性断裂力学基本原理565

三、弹塑性断裂力学基本原理576

四、冶金及工艺因素对钢的断裂韧性的影响580

第二节断裂韧性的测试方法580

一、平面应变断裂韧性K1c的测定方法581

二、弹塑性断裂韧性J？c的测定方法588

三、裂纹扩展速率da/dN的测试方法591

第三节有缺陷工件的使用性能及安全裕度的计算597

一、防止大型锻件结构脆性断裂的方法——K准则598

二、应用实例598

三、防止大型锻件结构弹塑性断裂的方法604

第四节裂纹扩展速率与工件使用寿命的计算612

一、疲劳裂纹扩展速率612

二、疲劳裂纹扩展门槛值及其附近的裂纹扩展速率613

三、C区的裂纹扩展速率613

四、工件在交变载荷下的使用寿命614

五、应用实例614

参考文献614

附录616